[发明专利]一种基于无掩膜光刻系统的新型运动平台架构及工作流程

说明书

技术领域：

本发明属于无掩膜光刻曝光系统技术领域，尤其涉及一种基于无掩膜光刻系统的新型运动平台架构及工作流程。

背景技术：

光刻技术是当前半导体主流平面加工工艺技术中的一环，其用于在基底表面上形成特定结构的特征图形。上述的衬底可包括用于制造半导体器件、多种集成电路、平面显示器（例如液晶显示器）、印刷电路板（PCB）、LED、生物芯片、微机械电子芯片（MEMS）、光电子线路芯片或光掩膜版等基片。本领域的技术人员将会理解本文的描述，还应用在本领域技术人员已知的其他类型基片。

无掩膜光刻技术是光刻技术的一个分支，相对于传统掩膜光刻技术，无需额外准备光掩膜作为母版复版曝光，使用图形发生器来代替母版。直接利用图形发生器产生于设计文档一致的特征图形，并通过光学投影技术投影曝光至涂有感光材料的基片表面。

目前无掩膜光刻技术常用的运动平台模组架构主要有以下两种：

一、滚珠丝杆+伺服电机+光栅尺（或编码器），该种方式缺点是滚珠丝杆和伺服电机的结合会造成运动定位存在一定的返程误差，精度较低；且滚珠丝杆的摩擦工作机理需要频繁维护加油，使用寿命短；无法应用于高精度（重复定位精度10um以下）定位曝光；

二、线性导轨+直线电机+光栅尺，该种方式较滚珠丝杆和伺服电机的搭配而言，减少了电机之间的摩擦力，提升了一定的精度，延长了使用寿命，且相对维护频率下降，使用寿命加长。但存在的缺点是线性导轨和固定动子的滑块之间还是存在摩擦力，需要定期维护，也会造成运动定位存在一定的误差，精度相对较低，无法应用于高精度（重复定位精度5um以下）定位曝光。

发明内容：

针对上述问题，本发明要解决的技术问题是提供一种基于无掩膜光刻系统的新型运动平台架构及工作流程。

本发明的一种无掩膜光刻系统，其特征在于：包括

料号系统，用于将输入的不同 CAD 矢量设计文件格式转换为包含轮廓化无交叠多边形图形的中间数据格式；

曝光系统，用于驱动并分别与 RIP 模块、位置矫正模块、主控模组、运动平台模组和对位模组实现双向通信；

RIP 模块，用于将中间数据格式实时膨胀、偏移和旋转，并转换成条带图形，并将条带图形进行Y 方向拉伸，然后栅格化后形成栅格化的条带点阵图形；

数据处理系统，用于实现条带点阵图形的分块化、图形发生器化、X 方向拉伸和图形发生器帧化；

位置矫正模块，用于实现和曝光系统、数据处理系统、运动平台模组和光源模块的双向数据通信；

光源模组，用于实现和位置矫正模块、主控模组和能量矫正模块的双向通信，并为照明系光学组提供可控稳定的大功率光源；

照明系光学组，用于实现将光源模组提供的大功率光源转换到能够覆盖整个图形发生器有效像素阵列的面光源；

图形发生器，为可独立寻址和控制的像素阵列；

主控模组，用于实现和曝光系统、光源模组、能量矫正模块和自动聚焦模组的双向通信；

能量矫正模块，用于实时在线监控照明系光学组以及定时监控投影镜头模组到感光材料表面的光能量波动，实现驱动光源模组改变出光功率大小及闭环控制；

投影镜头模组，由至少5片光学透镜组成；

自动聚焦模组，用于实现拖动投影镜头模组在与焦面垂直的方向上移动；

运动平台模组，用于实现在曝光系统的驱动下匀速扫描高速运动的指定坐标地点；

对位模组，由至少一个CCD或CMOS相机、一个与CCD或CMOS相机匹配的投影成像镜头、一对导轨，一个联轴器、一个丝杆和一个带有编码器的伺服马达或一对定动子和光栅尺构成。

优选的，无掩膜光刻设备包括料号系统、曝光系统、RIP模块、数据处理系统、位置矫正模块、光源模组、照明系光学组、图形发生器、主控模组、能量矫正模块、投影镜头模组、自动聚焦模组、运动平台模组和对位模组十四个子系统构成，该系统由一套或多套数字光学投影镜头组组成，每个数字光学投影镜头组内包含且仅包含一个图形发生器、一个光源模组、一个照明系光学组、一个数据处理系统、一个投影镜头模组和一个自动聚焦模组。